4风力发电机传动系统关键技术及难点【6】【7】

4.1传动的结构形式

通常50kw以下的增速箱采用定轴传动居多.600kw以上的增速箱采用一级Zk一H(NGW)型行星传动+二级(或十一级)定轴传动居多。

4.2输入轴端的联接

输入大轴单独支律,既便于齿轮箱分离,又能减轻齿轮箱的承载,可降低维修费用,较为合理.输入大轴与增速箱输入轴的联接有轮毅、法兰和胀紧套等,花键加工困难,其中采用胀紧套较为常见。在实际应用中,出现大轴与输入轴咬死呈一体,无法分离,拆不开的难题。因此,设计时,提高材质性能、接合面硬度,降低表面粗糙度,同时,在增速箱输入轴加高压油孔及油槽是较为有效的解决办法。

4.3材料与热处理

就德国企业而言,齿轮、太阳轮和行星轮采用17CrNIMo6渗碳淬硬,齿面硬度HRC58一62。内齿圈为34CrNIMo6,调质处理。美国企业常用20CrNIMo,渗碳淬硬,齿面硬度HRC58一62,内齿圈常用42CrMo或40CrNiMo,调质处理。日本生产的齿轮箱,大多采用15CrMo、20CrMo、35CrMO。渗碳淬火,渗碳深度为O.15mm,然后磨齿,采用不同的齿形角,以提高弯曲强度,同时修缘、修形.我国目前最好采用20CrNi4A、18Cr2Ni4W,渗碳淬火,渗碳深度为0.2mm,这是较合理的渗碳深度,具有最佳的单齿弯曲强度。通常用20crMnMo、20CrMnTi渗碳淬硬,20CrMnMo抗疲劳强度优于20CrMnTi,而20CrNiMo的单齿抗弯度比20CrMnTi高出13%左右。

4.4磨齿处理

磨齿后轮齿经强化喷丸处理后,弯曲强度与接触疲劳强度分别约提高20%和1.6倍.

4.5轴承选用

由于风力发电增速箱要求具有高可靠性,通常要求采用进口的SKF轴承,其设计寿命要求120000一130000h.输入端大轴承采用单列满滚子轴承较为普遍。对于中小功率增速箱也有采用双列调心滚子轴承。对于大功率通常用单列滚子与四点接触轴承组合方式,四点接触轴承可承受较大的轴向力。

4.6齿轮的修缘、修形

修缘与修形,对提高传动装置的平稳性,降低传动的噪声十分有效。由于我国大量从德国Niles、Hofler公司引进磨齿机,可直接进行修缘、修形,可直接在线监测与控制.目前,我国现有加工能力已有过剩趋势。

4.7润滑与密封

300kw以下的增速箱大多采用油浴润滑,300kw以上的增速箱均需强制润滑,齿轮箱外接一套润滑系统。系统需配备一定流量的油泵、冷却器(有风冷式和水冷却两种),电磁换向阀,根据侧定油温,决定是否起用冷却器,还需配备温度传感器、油位传感器等远程控制元件.润滑最好采用美孚公司齿轮油SHCXMP320,即有较好的低温适应性(倾点为一38℃),有利于低温起动,又有较好的高温稳定性,有利于油膜形成,保持较高的粘度等级,提高齿轮齿面的承载能力。密封件及防尘圈采用进口的元件,如德国的宝色霞板等.也可采用字封设计的油槽甩油密封与盘根组合使用,其密封效果好,维修方便。

5新型液压传动系统的设计【8】【9】

除笼型异步发电机、双馈异步发电机、永磁同步发电机之外，各国研究人员从提高风力发电机组的效率、可靠性和降低大型发电机的制造难度等角度，提出了其它具有商业化潜力的发电机，如开关磁阻发电机、无刷双馈感应发电机、爪极式发电机、高压发电机、定子双绕组异步发电机、横向磁通永磁发电机、双凸极发电机、电气无级变速器、全永磁悬浮发电机等。虽然这些新型风力发电机组各有优点，但是始终没有彻底摆脱齿轮箱和庞大的整流逆变装置，所以一种摒弃齿轮箱和整流逆变装置的新型风力发电机型——液压型风力发电机组应运而生。与传统双馈和直驱机型相比，液压传动系统功重比高，替代了双馈机型的齿轮箱，避免了直驱机型庞大的永磁发电机。液压传动减速比实时调整，可采用电励磁同步发电机，省掉整流逆变装置，具有提高发电质量，便于维护等优点，各国相继开展液压型风力发电机组研发工作。